[Example][TC397以太网例程详解] - 13.PHY 初始化

// 函数调用栈
core0_main()
    |--> Ifx_Lwip_init()
        |--> netif_add()
            |--> ifx_netif_init()
                |--> low_level_init() // 硬件初始化
                    |--> IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_init()

IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_init() 完成 PHY（RTL8211F）的初始化：

// Libraries/Ethernet/lwip/port/src/netif.c
static void low_level_init(netif_t *netif)
{
    ...
        IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_init();

MDIO 用于配置 PHY 芯片状态、读取寄存器、PHY 地址、LINK 状态等操作，英飞凌定义了 MDIO 接口的读写函数：

IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_read_mdio_reg()：通过 MDIO 读取对应的寄存器；
IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_write_mdio_reg()：通过 MDIO 向对应的寄存器写值；

1.MDIO 读写方式

IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_read_mdio_reg() 读取 RTL8211F 的 MDIO 寄存器：

// Libraries/Ethernet/Phy_Rtl8211f/IfxGeth_Phy_Rtl8211f.c
void IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_read_mdio_reg(uint32 layeraddr,
                                            uint32 regaddr,
                                            uint32 *pdata)
{
    // 5bit Physical Layer Adddress, 5bit GMII Regnr, 
    // 4bit csrclock divider, Read, Busy
    GETH_MAC_MDIO_ADDRESS.U = (layeraddr << 21) |
                              (regaddr << 16) |
                              (0 << 8) |
                              (3 << 2) |
                              (1 << 0);

    // 等待 MDIO 读写完成，等待 GB == 0
    IFXGETH_PHY_RTL8211F_WAIT_MDIO_READY();
        |--> while (GETH_MAC_MDIO_ADDRESS.B.GB) {}

    // get data，读取数据
    *pdata = GETH_MAC_MDIO_DATA.U;
}

其中，layeraddr 为寄存器页地址，regaddr 为寄存器在该寄存器页中的地址

IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_write_mdio_reg() 将数据写入 RTL8211F 的 MDIO 寄存器：

// Libraries/Ethernet/Phy_Rtl8211f/IfxGeth_Phy_Rtl8211f.c
void IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_write_mdio_reg(uint32 layeraddr,
                                             uint32 regaddr,
                                             uint32 data)
{
    // put data，写入数据
    GETH_MAC_MDIO_DATA.U = data;

    // 5bit Physical Layer Adddress, 5bit GMII Regnr,
    // 4bit csrclock divider, Write, Busy
    GETH_MAC_MDIO_ADDRESS.U = (layeraddr << 21) |
                              (regaddr << 16) |
                              (0 << 8) |
                              (1 << 2) |
                              (1 << 0);

    // 等待 MDIO 读写完成，等待 GB == 0
    IFXGETH_PHY_RTL8211F_WAIT_MDIO_READY();
        |--> while (GETH_MAC_MDIO_ADDRESS.B.GB) {}
}

其中，layeraddr 为寄存器页地址，regaddr 为寄存器在该寄存器页中的地址，相关寄存器位及其值的含义如下：

MAC_MDIO_ADDRESS.PA：Physical Layer Address，[25:21]，指示当前访问的 PHY 寄存器页地址；
MAC_MDIO_ADDRESS.RDA：Register/Device Address，[20:16]，指示当前访问的 PHY 寄存器在该寄存器页中的地址；
MAC_MDIO_ADDRESS.CR：CSR Clock Range，[11:8]，MDC 的时钟频率；
MAC_MDIO_ADDRESS.GOC_0：GMII Operation Command 0，[2]，操作码的低位；
MAC_MDIO_ADDRESS.GOC_1：GMII Operation Command 1，[3]，操作码的高位；
- GOC_0 和 GOC_1 共同组成操作码，其含义如下：
- 00：未使用；
- 01：表示当前执行写入操作；
- 10：当前操作的是 Clause 45 使用的预读取增量地址；
- 11：表示当前执行读取操作；
MAC_MDIO_ADDRESS.GB：GMII Busy，[0]，占用当前 MDIO，当读写操作完成后自动将其置 "0"；
MAC_MDIO_DATA.GD：GMII Data，[15:0]，PHY 寄存器的内容（RTL8211F 的寄存器为 16-bit）；

2.初始化流程

IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_init() 通过向 RTL8211F 的 MDIO 写入控制信息，控制 PHY 完成初始化

2.1.复位 RTL8211F

发送 RTL8211F 复位请求的流程如下：

读取 MAC_MDIO_ADDRESS.GB，其值为 "1" 表示 MDIO 被占用（正在读写），等待占用解除（读写完成），数据传输完成后，硬件会自动将该位置 "0"，表示解除占用；
通过 MDIO 操作 RTL8211F 的 BMCR（Basic Mode Control Register）寄存器，地址为 0x0000，写入值为 0x8000，即 MAC_MDIO_DATA.GD = 0x8000（BMCR 寄存器第 15 位置 "1"），BMCR 的 bit-15 为复位请求，写 "1" 将触发 RTL8211F 的复位操作；
RTL8211F 复位完成后，自动将 BMCR 的 bit-15 设置为 "0"，读取 BMCR 寄存器，等待 RTL8211F 复位完成；

// Libraries/Ethernet/Phy_Rtl8211f/IfxGeth_Phy_Rtl8211f.c
uint32 IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_init(void)
{
    // 等待 MDIO 解除占用
    IFXGETH_PHY_RTL8211F_WAIT_MDIO_READY();
        |--> while (GETH_MAC_MDIO_ADDRESS.B.GB) {}

    // reset PHY
    IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_write_mdio_reg(0, IFXGETH_PHY_RTL8211F_MDIO_BMCR, 0x8000);

    uint32 value;
    do
    { // 等待 PHY 复位完成
      IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_read_mdio_reg(0, IFXGETH_PHY_RTL8211F_MDIO_BMCR, &value);
    } while (value & 0x8000); // wait for reset to finish

2.2.PHY 设置

IFXGETH_PHY_RTL8211F_MDIO_PAGSR 为 RTL8211F 的 PAGSR 寄存器地址（0x1F），该寄存器用于切换寄存器页，写入值为 0xD08，即切换至 MIICR (MII Control Register) 寄存器所在页，然后在该页内，读取地址为 0x11 的寄存器，使能发送延迟，然后将值写回 0x11 地址的寄存器：

// Libraries/Ethernet/Phy_Rtl8211f/IfxGeth_Phy_Rtl8211f.c
uint32 IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_init(void)
{
    ...
// ---------------------------------------------------------
    // setup PHY
    IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_write_mdio_reg(0, IFXGETH_PHY_RTL8211F_MDIO_PAGSR, 0xd08);
    IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_read_mdio_reg(0, 0x11, &value);
// ---------------------------------------------------------

// ---------------------------------------------------------
    value |= 0x100; // enable TX-delay
    IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_write_mdio_reg(0, 0x11, value);
    IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_write_mdio_reg(0, IFXGETH_PHY_RTL8211F_MDIO_PAGSR, 0x0);
// ---------------------------------------------------------

注意：目前尚不明确 0xD08 寄存器页中，地址为 0x11 的寄存器的具体含义

2.3.LED 设置

设置网口的 LED 指示灯：

// Libraries/Ethernet/Phy_Rtl8211f/IfxGeth_Phy_Rtl8211f.c
uint32 IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_init(void)
{
    ...
// ---------------------------------------------------------
    /* Set LEDs */
    IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_write_mdio_reg(0, IFXGETH_PHY_RTL8211F_MDIO_PAGSR, 0xd04);
    IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_write_mdio_reg(0, IFXGETH_PHY_RTL8211F_MDIO_LCR, 0x8170);
// ---------------------------------------------------------

// ---------------------------------------------------------
    // EEE off for all leds
    IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_write_mdio_reg(0, IFXGETH_PHY_RTL8211F_MDIO_EEELCR, 0x0);
    IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_write_mdio_reg(0, IFXGETH_PHY_RTL8211F_MDIO_PAGSR, 0x0);
// ---------------------------------------------------------

向 RTL8211F 的 PAGSR 寄存器写入 0xD04，将寄存器页切换至 0xD04，RTL8211F 的 LCR 与 EEELCR 两个寄存器均位于该寄存器页中，LCR 寄存器写入 0x8170，EEELCR 寄存器写入 0x0

LCR 寄存器位的定义如下：

EEELCR 寄存器位的定义如下：

2.4.使能/重启自动协商

向 RTL8211F 的 BMCR 寄存器写入 0x1200，涉及以下位：

ANE：Auto-Negotiation Enable，置 "1" 使能自动协商；
Restart_AN：Restart Auto-Negotiation，置 "1" 重启自动协商；

// Libraries/Ethernet/Phy_Rtl8211f/IfxGeth_Phy_Rtl8211f.c
uint32 IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_init(void)
{
    ...
    // enable auto-negotiation, restart auto-negotiation
    IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_write_mdio_reg(0, IFXGETH_PHY_RTL8211F_MDIO_BMCR, 0x1200);

最后，标记 RTL8211F 初始化完成（IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_iPhyInitDone = 1）

// Libraries/Ethernet/Phy_Rtl8211f/IfxGeth_Phy_Rtl8211f.c
uint32 IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_init(void)
{
    ...
    // done
    IfxGeth_Eth_Phy_Rtl8211f_iPhyInitDone = 1;

    return 1;
}